Modélisation numérique et confortement du mouvement de terrain
RN43 au Pk127+200 Settara -Jijel
République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de L’Enseignement Supérieur
Et de la Recherche Scientifique
Université Mohammed Seddik Ben Yahia -Jijel Faculté des Sciences et Technologie Département Génie Civil et Hydraulique
Mémoire de Fin d’Etudes pour l’Obtention du Diplôme De Master Académique
Option : géotechnique
Thème
Présenté par :
Boudraa Abderrahim
Bouchair Nadjib
Encadré par :
Mr : Bouraoui Ichem
Promotion : octobre 2020
Remerciement
0n remercie Dieu le tout puissant de nous avoir donné la santé et la volonté d’entamer et de terminer ce mémoire.
Tout d’abord, ce travail ne serait pas aussi riche et n’aurait pas pu avoir le jour sans l’aide et l’encadrement de Mr HICHEM BOURAOUI, on le remercie
pour la qualité de son encadrement exceptionnel, pour sa patience, sa rigueur et sa
disponibilité durant notre préparation de ce mémoire. Pour son précieux conseil et son aide durant toute la période du travail.
Nos vifs remerciements vont également aux membres du jury pour l’intérêt qu’ils ont porté à notre recherche en acceptant d’examiner notre travail et de
l’enrichir par leurs propositions.
Nos remerciements s’adressent également à tous nos enseignants de notre promo pour leurs générosités et la grande patience dont ils ont su faire preuve.
Nos profonds remerciements vont également à tous mes collègues et les
personnes qui nous ont aidés et soutenue de près ou de loin.
Dédicace
À chaque fois qu’on achève une étape importante dans notre vie, on fait une pensée pour se rappeler de ces personnes qui ont partagé avec nous tous les bons moments de notre existence, mais surtout les mauvais. Ces personnes qui nous ont aidés sans qu’on leur demande, soutenus sans réserve, aimé sans compter, ces personnes qui en cru en nous et que grâce à qui notre bonheur et joie reviennent de droit, à qui un malheur en nous, en eux se transforme en pleur. Que le tout puissant nous garde ces personnes très chères à nos cœurs.
Je dédie ce modeste mémoire qui est l’accomplissement de longues années d’études, en premier lieu à :
À ma très chère mère à qui je dois beaucoup pour ces sacrifices, son amour, son aide et son soutien.
À mon très cher père qui m’a soutenu et a su me donner courage au moment venu.
À mes très chers frères À mes très chères sœurs
À tous les membres de la famille : BOUDRAA À mes très chères amies
À tous (tes) mes collègues
Abderrahim
Dédicace
À chaque fois qu’on achève une étape importante dans notre vie, on fait une pensée pour se rappeler de ces personnes qui ont partagé avec nous tous les bons moments de notre existence, mais surtout les mauvais. Ces personnes qui nous ont aidés sans qu’on leur demande, soutenus sans réserve, aimé sans compter, ces personnes qui en cru en nous et que grâce à qui notre bonheur et joie reviennent de droit, à qui un malheur en nous, en eux se transforme en pleur. Que le tout puissant nous garde ces personnes très chères à nos cœurs.
Je dédie ce modeste mémoire qui est l’accomplissement de longues années d’études, en premier lieu à :
À ma très chère mère à qui je dois beaucoup pour ces sacrifices, son amour, son aide et son soutien.
À mon très cher père qui m’a soutenu et a su me donner courage au moment venu.
À mes très chers frères À mes très chères sœurs
À tous les membres de la famille : BOUCHAIR À mes très chères amies
À tous (tes) mes collègues
NADJIB
Résumé :
Le glissement de terrain est l’un des plus graves et répandus problèmes dans la géotechnique. Notre travail s’intéresse à faire l’étude de traitement du glissement de terrain survenu au niveau de la route nationale RN 43 localisé au droit du PK 127+200.
Nous avons commencé par une étude des aspects géotechniques et autres du mouvement du sol, puis on a cité les différentes méthodes de calcul et les méthodes de confortement. On a étudié et analysé la stabilité manuellement par la méthode des tranches et numériquement à l’aide de deux logiciels, PLAXIS 2D et GEOSLOPE 2012. Afin de déterminer le déplacement et le facteur de sécurité. Cela nous a permis de juger de l'instabilité du terrain et donner le type de renforcement.
Mots clés : Glissement, coefficient de sécurité, méthodes de calculs, PLAXIS 2D, GEOSLOPE 2012
Abstract:
One of the most serious and widespread problems in geotechnics is landslide. Our work is concerned with studying the treatment of the landslide that occurred on the national road RN 43 located at the right of PK 127 + 200.
We started with a study of geotechnical and other aspects of ground movement, and then we cited the different calculation methods and reinforcement methods. Then we did a stability
analysis manually by the slice method and numerically using two software, PLAXIS 2D and GEOSLOPE 2012. In order to determine the safety factor. This allowed us to judge the instability of the ground and give the type of reinforcement.
Keywords : Safety factor, Landslides, methods of calculations, PLAXIS 2D, GEOSLOPE 2012.
صخلم :
كينكتويجلا يف اًراشتنا اهرثكأو لكاشملا رطخأ نم ةدحاو يه ةيضرلأا تارايهنلاا .
انلمع متهي رايهنلاا ةجلاعم ةساردب
ينطولا قيرطلا ىلع ثدح يذلا يضرلأا مقر
ةيرتموليكلا ةطقنلا يف عقاولا43 721
+ 222 .
زيزعتلا قرطو ةفلتخملا باسحلا قرط انركذ مث ،ضرلأا ةكرح بناوج نم اهريغو ةينقتويجلا بناوجلا ةساردب انأدب .
مث
،نيجمانرب مادختساب اًيددعو حئارشلا ةقيرطب اًيودي تابثلا ليلحت انيرجأ PLAXIS 2D
و GEOSLOPE 2012 .
لجأ نم
ناملأا لماع ديدحت .
سا مدع ىلع مكحلاب اذه انل حمس زيزعتلا عون ءاطعإو ضرلأا رارقت
.
PLAXIS 2D ، GEOSLOPE 2012 باسحلاقرط،ةيضرلأاتارايهنلاا،ناملأالماع:ةيحاتفملاتاملكلا
Liste des figures Liste des tableaux
Introduction général
………...……1Sommaire
CHAPITRE I : généralité sur la stabilité des pentes I.1 Introduction : ... 2I.2 Les mouvements lents continus : ... 2
I.2.1 les affaissements : ... 2
I.2.2 Les tassements : ... 3
I.2.3 Les retraits –gonflement des argiles : ... 3
I.2.4 Les fluages : ... 4
I.2.5 Les solifluxions : ... 4
I.2.6 Le fauchage : ... 5
I.3 Les Mouvements Rapides et Discontinus: ... 5
I.3.1 L'effondrements :... 5
I.3.2 L'éboulement : ... 6
I.3.3 les coulées boueuses : ... 6
I.4 Glissement de terrain: ... 7
I.4.1 les caractéristiques d’un glissement de terrain : ... 8
I.4.2 Classification des glissements : ... 9
I.4.2.1 Selon la profondeur de surface et la vitesse moyenne du glissement : ... 9
I.4.2.2 Selon la morphologie de la surface de glissem ent : ... 9
A : Le glissement plan : ... 9
B : Le glissement circulaire ou rotationnel : ... 10
C : Glissement quelconque : ... 11
I.4.3 Types de surfaces des glissements: ... 11
I.5 Principales causes des glissements de terrain : ... 11
I.6 Conclusion: ... 12
CHAPITRE II : méthodes de calcul II.1 Introduction: ... 13
II.2 Notion sur le coefficient de sécurité : ... 13
II.3 Recherche du coefficient de sécurité : ... 14
Sommaire
II.4 Choix de la valeur du coefficient de sécurité : ... 14
II.5 Choix du type de méthode de calculs : ... 15
II.6 Méthodes de calcul : ... 16
II.6.1 Méthode globale : ... 16
II.6.2 Méthode des tranches : ... 16
II.6.3 Méthode de Fellenius (1927) : ... 17
II.6.4 Méthode de Taylor (1948) : ... 17
II.6.5 Méthode suédoise (1936) : ... 17
II.6.6 Méthode de Caquot (1954) : ... 18
II.6.7 Méthode de BIAREZ (1962) : ... 18
II.6.8 Méthode de Lowe et Karafiath (1960) : ... 18
II.6.9 Méthode de bishop simplifiée (1955) : ... 18
II.6.10 Méthode de TARZAGHI : ... 19
II .6.11 Méthode de Spenser (1967): ... 19
II .6.12 Méthode de SARMA (1973) : ... 19
II .6.13 Méthode de JANBU ... 19
II .6.13.1 Méthode de JANBU simplifiée (1955) : ... 19
II .6.13.2 la méthode de JANBU généralisée (1973) : ... 20
II .6.14 Méthode de l’usbr (méthode des tranches ordinaires) ……….20
II .6.15 Méthode de Culman (1774) : ... 20
II .6.16 Méthode de FROHLICH (1963) : ... 21
II .6.17 Méthode des cales : ... 21
II .6.18 Méthode des perturbations (1972) : ... 22
II.6.19 Méthode générale des coins « rupture par translation » (1995) ... 22
II.6.20 Méthode de Fredlund et Krahn (1977) ou « méthode générale à la rupture » : ... 23
II.6.21 Méthode de Morgenstern et Price : ... 23
II.6.22 Méthode d’analyse probabiliste de la stabilité des pentes d’Alonso : ... 23
II.6.23 La méthode pas à pas : ... 23
II.6.24 Méthode de Coulomb (1776) : ... 23
II.7 Principe de méthode : ... 24
II.7.1 Méthode des tranches de Fellenius : ... 24
II.7.2 Méthode des tranches de Bishop simplifiée : ... 26
II.8 Différents logiciels d’analyse de stabilité : ... 27
II.9 Conclusion : ... 27
CHAPITRE III : méthodes de confortement III.1 Introduction : ... 28
III.2 Choix d’une technique de stabilisation : ... 28
III.3 Contraintes économiques : ... 28
III.4 Adaptation de la technique au glissement : ... 29
III.5 Terrassements : ... 29
III.5.1 Remblai de pied : ... 30
III.5.2 Allégement entête : ... 30
III.5.3 Reprofilage: ... 31
III.5.4 Purge : ... 31
III.5.5 Substitution totale ou partielle : ... 32
III.6 Dispositifs de drainage : ... 32
III.6.1 Collecte et canalisation des eaux de surface : ... 33
III.6.2 Drains subhorizontaux : ... 34
III.6.3 Tranchées drainantes : ... 34
III.6.4 Drains verticaux, galeries drainantes : ... 35
III.6.5 Masques et éperons drainants ... 36
III.6.6 les géotextiles ... 36
Type de géotextiles ... 37
Les six fonctions élémentaires ... 37
La mise en œuvre du Géotextile ... 38
III.6.7 Géomembranes ... 38
III.6.8 géogrilles ... 39
III.6.8.1 Présentation du matériau ... 39
III.6.8.2 Caractéristique du produit ... 39
III.6.8 Géocomposite ... 40
III.7 Eléments résistants ... 41
III.7.1 Ouvrages de soutènement ... 41
III.7.1.1 Les Mur de soutènement : ... 41
III.7.1.2 les parois moulées ... 41
Sommaire
III.7.1.3 la paroi ancrée : ... 42
III.7.1.4 Parois préfabriquées : ... 42
III.7.1.5 Paroi arcachonnaise : ... 42
III.7.2 Rideaux de palplanches :... 43
III.7.3 Murs à parement cellulaire ... 44
III.7.4 Les Pneusols ... 44
III.7.5 Murs en gabions : ... 44
III.7.6 Mur en Terre armée ... 45
III.7.7 Tirants d’ancrage ... 46
III.7.8 Béton projeté ... 46
III.7.9 Clous et micro-pieux ... 47
III.7.10 Pieux et barrettes... 48
III.7.11 Texsol ... 49
III.7.12 Les colonnes ballastées : ... 49
III.8 Conclusion : ... 51
CHAPITRE IV : analyse et caractéristique du site IV.1 Introduction..………...52
IV.2 Situation géographique………...……….52
IV.3 Contexte géologique………..………..53
IV.3.1 Contexte géologique local……….………...53
IV.3.2 Contexte géologique de site………..……….53
IV.4 Géomorphologie et hydrologie du site………..……….54
IV.5 Sismicité de la région………..54
IV.6 Le climat………...55
IV.7 Description des désordres……….………56
IV.8. Programme d’investigations géotechniques………...……….57
IV.8.1. Les essais in-situ….…….……….57
IV.8.1.1. Campagne d’investigation par sondages carotté………...…….57
IV.8.1.2. Campagne d’investigation par pénétromètre dynamique……….….58
IV.8.1.3. Campagne de reconnaissance géophysique………..59
IV.8.1.3.1. Tomographie électrique……...………..59
IV.8.1.3.2. Tomographie sismique………..60
IV.8.2. Les essais au laboratoire……….……....……..………60
Essais physiques ... 60
Essais mécaniques ... 61
Analyses chimiques ... 61
IV.8.2.1. Analyse et Interprétation des résultats des essais au laboratoire …..…………...….61
IV.8.2.2. Caractéristiques physiques ………..….……….61
IV.8.2.3. Caractéristiques mécaniques………..62
IV.8.2.4 Caractéristiques chimiques……….………63
IV.8.2.5 Caractéristiques géophysiques………….………..64
IV.9. Conclusion………..65
CHAPITRE V : étude et confortement de glissement V.1 Introduction ... 66
V.2 Calcul manuel ... 66
V.2.1 Méthode de Fellenius ... 67
V.2.2 Méthode de Bishop ... 68
V.3 Calcul par logiciel ... 69
V.3.1 Présentation du logiciel GEO-SLOPE ... 69
V.3.1.1 Déroulement de logiciel ... 71
V.3.1.2 Les caractéristiques géotechniques de talus ... 71
V.3.1.3 Les caractéristiques de la surcharge routière ... 72
V.3.1.4 Modélisation numérique du modèle initial ... 72
V.3.1.5 Résultats du calcul de coefficient de sécurité ... 73
V.3.1.6 Interprétation des résultats :... 76
V.3.2 Présentation du logiciel PLAXIS : ... 76
V.3.2.1 Déroulement du logiciel : ... 76
V.3.2.2 Les modèles incorporés dans le plaxis : ... 77
a. Modèle élastique linéaire : ... 77
b. Le modèle de Mohr -Coulomb (MCM) : ... 77
c.Modèle de durcissement par écrouissage isotropique ‘Hardening -Soil model’ (HSM) .. 78
V.3.2.3 Les étapes de modélisation... 79
V.3.2.3.1 La géométrie de modèle ... 79
V.3.2.3.2 Les conditions aux limites ... 79
Sommaire
V.3.2.3.3 Caractéristiques des matériaux ... 79
V.3.2.3.4 Generation du maillage ... 84
V.3.2.3.5 Définitions des conditions initiales ... 85
V.3.2.3.6 Les phases de calculs ... 85
V.3.2.3.7 Talus modélisé après calcul ... 86
a) La déformée du talus ... 86
b) Coefficient de sécurité ... 86
c) Le cercle de glissement ... 87
V.3.2.3.8 Talus modélisé après calcul avec la charge ... 87
a) Les caractéristiques de la charge ... 87
b) La déformée du talus avec la charge... 88
c) Coefficient de sécurité ... 88
d) Le champ des déplacements ... 89
V.3.2.3.9 Interprétation des résultats ... 89
V.4. Méthodes de confortement et de stabilisation de talus étudié ... 89
V.4.1 Méthode de confortement et de stabilisation ... 90
V.4.2 Confortement avec logiciel PLAXIS ... 90
V.4.2.1 Les caractéristiques de pieu ... 90
V.4.2.2 Les caractéristiques de mur de soutènement ... 91
VI.4.2.3 Talus modélisé avec un mur de soutènement fondé sur des pieux ... 91
V.4.2.4: Cercle du glissement ... 92
V.4.2.5 Coefficient de sécurité... 92
V.5 Estimation des coûts ... 93
VI.6 Conclusion ... 93
Conclusion générale
………..…………....94 RéférenceAnnexes
LISTE DES FIGURES
CHAPITRE I :généralité sur la stabilité des pentes
Figure I.1: Affaissement dû à une exploitation minière ... 2
Figure I.2: Affaissement de la route à Azazga, Tizi Ouzou. ... 3
Figure I.3: Phénomène de tassement latéral. ... 3
Figure I.4: Schéma Explicatif des phénomènes retrait-gonflement ... 3
Figure I.5: Phénomène de fluage... 4
Figure I.6 : Phénomène de solifluxion. ... 4
Figure I.7:Le mécanisme de fauchage... 5
Figure I.8: Schéma explicatif de l’effondrement des cavités souterraines. ... 5
Figure I.9 : Effondrement à Guatemala. ... 6
Figure I.10 : Aspect d’éboulements. ... 6
Figure I.11 : la coulée boueuse à Illilten, Tizi Ouzou(2012). ... 7
Figure 1.12 : Glissement des Différents terrains. ... 7
Figure I.13: Bloc diagramme représentant le mouvement de versant idéal...8
Figure I.14 : Glissement plan ... 9
Figure I.15: Schématisation du phénomène de glissement circulaire(a)avant activation(b) après activation. ... 10
Figure I.16: Glissement rotationnel simple. ... 10
Figure I.17 : Glissement rotationnel complexe ... 10
Figure I.18 : Types de surfaces des glissements. ... 11
CHAPITRE II : méthodes de calcul Figure II.1: Méthode global ... 16
Figure II.2: Méthode de Caquot ... 18
Figure II.3: Forces agissent sur une tranche. ... 19
Figure II.4: Représentation des forces sur une tranche ... 20
Figure II.5: La représentation des forces sur une tranche ... 20
Figure II.6: Méthode de Culman. ... 21
Figure II.7: agissant sur une tranche ... 21
Figure II.8: méthode de perturbation... 22
Figure II.9: exemple de découpage en blocs ... 23
Figure II.10: Découpage en tranches d’un talus. ... 24
Liste des figures
Figure II.11: Forces agissant sur la tranche n... 25
CHAPITRE III : méthodes de confortement Figure III.1: butée de pied (par plots)
... 30
Figure III.2: Allégement en tête.
... 30
Figure III.3: Reprofilage
... 31
Figure III.4: technique de Purge d’après LCPC
... 31
Figure III.5: Substitution partielle et éperons drainants
... 32
Figure III.6: fossé et caniveaux au bord de la route
... 33
Figure III.7 : Drains subhorizontaux
... 34
Figure III.8 : Tranché drainante
... 35
Figure III.9 : Stabilisation par drains du glissement Noaillac (Corrèze, France)……….35
Figure III.10 : Eperon drainant.………..………..36
Figure III.11: Masque drainant.
... 36
Figure III.12: Vue d’un mur en géotextile en cours de réalisation à la RN24 SAKET (Bejaia).
... 36
Figure III.13 : Typologie des géotextiles
... 37
Figure III.14: L'utilisation du géotextile en jouant un double rôle le drainage et le renforcement du talus.
... 38
Figure III.15 : Mise en œuvre du géotextile
... 38
Figure III.16: Géomembrane BMC Gulf DUBAI
... 39
Figure III.17: Exemple de géogrille biaxiale
... 40
Figure III.18 : Exemple de structure du géocomposite de drainage
... 40
Figure III.19 : Mur de soutènement.
... 41
Figure III.20 : parois préfabriquées
... 42
Figure III.21: Paroi arcachonnaise
... 43
Figure III.22: Paroi de palplanche.
... 43
Figure III.23: Murs à parement cellulaire
... 44
Figure III.24: Renforcement par Pneusol
... 44
Figure III.25: Soutènement par gabionnage
... 45
Figure III.26: Principe de la technique terre armée.
... 46
Figure III.27: Schéma de confortation par tirants d’ancrages
... 46
Figure III.28: Béton projeté
... 47
Figure III.29: Clouages d’un glissement.
... 48
Figure III.30: Pieux et barrettes
... 49
Figure III.31: Un massif de Texsol
... 49
Figure III.32: réalisation des colonnes ballastées
... 50
Figure III.33 : schéma explicatif d’Inclusions rigides (IR)
... 50
CHAPITRE IV : analyse et caractéristique du site Figure IV.1 : Localisation du site du glissement sur la carte topographique ... D’El Milia à 1/50 000eme. ... 52
Figure IV.2 : Carte géologique au niveau de glissement (extrait de la carte géologique d'Aine Kechera (1/50 000). ... 53
Figure IV.3 : Vue sur une source captée en aval de la route. ... 54
Figure IV.4 : Carte de zonage sismique du territoire national –RPA99. ... 55
Figure IV.5 : Diagramme climatique de Settara. ... 55
Figure IV.6 : Vue sur les désordres de talus. ... 56
Figure IV.7 : Vue sur les déformations de talus. ... 56
Figure IV.8 : Schéma d’implantation des essais in-situ réalisés. ... 57
Figure IV.9 : Implantation d’essais de panneaux électriques. ... 59
Figure IV.10 : Implantation d’essais de tomographie sismique. ... 60
Figure IV.11 : Profile électrique 1. ... 64
Figure IV.12 : Profile électrique 2. ... 64
Figure IV.13 : Les profils sismiques…………...65
CHAPITRE V : étude et confortement de glissement Figure V.1 : schéma représentatif de cercle de rupture manuellement. ... 66
Figure V.2 : l’abaque représentatif du cercle de rupture passant par le pied ... 67
Figure V.3 : Présentation du logiciel GEOSLOPE. ... 70
Figure V.4 : Fonctionnement du logiciel géo-slope. ... 71
Figure V.5 : Les caractéristiques de la surcharge routière. ... 72
Figure V.6 : Modèle initiale modélisé Pk127+200. ... 72
Figure V.7 : Cercle de rupture obtenue selon Bishop. ... 73
Figure V.8 : Cercle de rupture obtenue selon Morgenstern-Price... 73
Liste des figures
Figure V.9 : Cercle de rupture obtenue selon Spencer. ... 74
Figure V.10 : Cercle de rupture obtenue selon Janbu Généralisé. ... 74
Figure V.11 : Cercle de rupture obtenue selon Ordinaire. ... 75
Figure V.12 : Cercle de rupture obtenue selon Janbu. ... 75
Figure V.13 : Déroulement du logiciel plaxis ... 77
FigureV.14 : Courbe intrinsèque du modèle de Mohr-Coulomb. ... 78
Figure V.15: La géométrie de modèle. ... 79
Figure V.16 : les données géotechnique Granite fracturé 1. ... 79
Figure V.17 : les données géotechnique Granite fracturé 2. ... 80
Figure V.18 : les données géotechnique Remblais 1. ... 80
Figure V.19 : les données géotechnique Remblais 2. ... 81
Figure V.20 : les données géotechnique Argile 1. ... 81
Figure V.21 : les données géotechnique Argiles 2. ... 82
Figure V.22 : les données géotechnique Argile sableuses 1. ... 82
Figure V.23 : les données géotechnique Argile sableuses 2. ... 83
Figure V.24 : les données géotechnique Argile marneuses 1. ... 83
Figure V.25 : les données géotechnique Argile marneuse. ... 84
Figure V.26 : le maillage du modèle. ... 84
Figure V.27 : Définition des conditions initiales. ... 85
Figure V.28: les différentes phases avant le calcul. ... 85
Figure V.29 : Représentation de la déformation du maillage. ... 86
Figure V.30 : Coefficient de sécurité du talus. ... 86
Figure V.31 : Rayon de cercle de glissement. ... 87
Figure V.32 : Les caractéristiques de la charge ... 87
Figure V.33: Représentation de la déformation du maillage avec la charge... 88
Figure V.34 : Coefficient de sécurité du talus avec la charge. ... 88
Figure V.35 : le champ de déplacement total du talus avec la charge ... 89
Figure V.36 : Les caractéristiques de pieu. ... 90
Figure V.37: Les caractéristiques de la semelle et le voile. ... 91
Figure V.38 : Talus modélisé avec fondé sur deux pieux. ... 91
Figure V.39 : Cercle de glissement après confortement. ... 92
Figure V.40 : Coefficient de sécurité du talus après confortement (FS=1,555)... 92
LISTE DES TABLEAUX
CHAPITRE I : généralité sur la stabilité des pentes
Tableau Ι.1 : La classification de glissement de terrain selon la profondeur de leur surface de
glissement.et la vitesse moyenne du mouvement... 9
CHAPITRE II : méthodes de calcul Tableau II.1 : FS en fonction de grandeurs par rapport à une grandeur limite
... 14
Tableau II.2: Les valeurs de FS en fonction de l’importance de l’ouvrage
... 15
CHAPITRE IV : analyse et caractéristique du site Tableau IV.1 : résultats des essais PDL. ... 59
Tableau IV.2 : Résultats des essais physiques SC1. ... 61
Tableau IV.3 : Résultats des essais physiques SC2. ... 62
Tableau IV.4 : Résultats des essais de cisaillement CD et UU. ... 62
Tableau IV.5 : résultats essai de compression mesure la résistance à la compression ... 63
Tableau IV.6 : Résultats des essais chimiques. ... 63
CHAPITRE V : étude et confortement de glissement Tableau V.1 : Les résultas de calcul par la méthode de fellenius. ... 68
Tableau V.2 : Les résultas de calcul par la méthode de bishop ... 69
Tableau V.3 : Les caractéristiques géotechniques prises dans les calculs . ... 71
Tableau V.4 : Les résultas obtenus par les differentes méthodes étudiées. ... 76
Tableau V.5 : devis quantitatif estimatif de solution ... 93
INTRODUCTION GENERAL
1
Le phénomène de glissement de terrain est considéré comme un danger naturel permanent rencontré dans le monde entier, car l'importance des effets de glissement pouvant engendrer des majeurs dégâts. Il est indispensable de prêter beaucoup d'attention en prenant en considération les précautions convenables pour détecter les zones instables afin de trouver les meilleures solutions de protections ou de traitements.
Stabiliser un glissement de terrain est l’une des taches majeures de la géotechnique, une bonne connaissance de la méthodologie de l’étude est nécessaire.
Notre travail consiste à l’analyse et le confortement d’un glissement de terrain situé à l’approche de la commune de Settara, à la wilaya de Jijel. Il est localisé au point kilométrique 127+200 sur la RN 43. Ce travail s’articule principalement en deux parties, qui sont les suivantes :
➢ La première partie comporte trois chapitres, consiste à une étude bibliographique sur les différents types de glissement, les causes et les différentes méthodes de calculs, ainsi que les méthodes de confortement.
➢ La deuxième partie comporte deux chapitres, à été consacré à :
• La description du site ou a avait eu le glissement.
• L’étude géotechnique afin de déterminer les paramètres essentiels pour l’analyse et l’étude du glissement.
• Détermination de la surface de rupture manuellement en utilisant la méthode des tranches (Bishop, Fellenius) et numériquement en utilisant les logiciels GEO-SLOPE 2012 et PLAXIS 2D.
• Le dimensionnement d’un système de confortement adéquat.
CHAPITRE I :
GENERALITE SUR LA STABILITE
DES PENTES
2
I.1. Introduction :
De nombreuses régions dans le monde sont confrontées à des mouvements de terrain pouvant causer des catastrophes immenses y compris pour les pertes humaines. Ceux-cisont des manifestations du déplacement gravitaire de masses de terrain déstabilisées sous l'effet de sollicitations naturelles (fonte des neiges, pluviométrie anormalement forte, séismes, etc.) ou anthropiques (terrassement, vibration, exploitation de matériaux ou de nappes aquifères, etc.).
La quantité de matériaux mis en mouvement peut être relativement peu importante jusqu'à affecter des masses énormes (plusieurs millions de mètres cube).
Les mouvements de terrain comprennent diverses manifestations en fonction de plusieurs critères tels que : la géologie, géomorphologie, mécanique, âge du glissement, ainsi que la vitesse du mouvement.
On y distingue principalement deux types de mouvements : les mouvements lents continus, et ceux rapides discontinus.
I.2. Les mouvements lents continus :
Pour lesquels la déformation progressive, parfois accompagnée de rupture mais en principe d’aucune accélération brutale, pas toujours perceptible par l’homme, Ils regroupent les affaissements, les tassements, la solifluxion, le fluage, le retrait-gonflement et le fauchage.
I.2.1. les affaissements :
Ils résultent de l'évolution lente et progressive de cavités souterraines dont I
‘effondrement du toit est amorti par le comportement souple des terrains superficiels.
L'affaissement se traduit par une dépression topographique sans rupture apparente, parfois en cuvette. [17]
Figure I.1: Affaissement dû à une exploitation minière [29]
Chapitre I. généralité sur la stabilité des pentes
3
Figure I.2: Affaissement de la route à Azazga, TiziOuzou
I.2.2. Les tassements :
Ils sont liés à la diminution de volume de certains sols compressible (vases, tourbes, marnes et argiles peu consistantes) sous l‘effet des charges qui leur appliquées et de l'assèchement. Le déclanchement du phénomène est souvent dû à un mouvement rapide du sol.
Figure I.3: Phénomène de tassement latéral [11]
I.2.3. Les retraits –gonflement des argiles :
Ils correspondent à I ‘alternance de deux processus :un retrait suivi d'un gonflement. Ils sont liés aux changements d'humidité des sols fins argileux et sévissent surtout en périodes de sécheresse. Ce sont les phénomènes de capillarité et surtout de succion qui régissent le comportement et les variations de volume des sols face aux variations de teneur en eau, indépendamment des variations de contraintes extérieures. [17]
Figure I.4: Schéma Explicatif des phénomènes retrait-gonflement (Source : BRGM)
4 I.2.4. Les fluages:
Ils correspondent à un cas particulier de déformation qui intervient lorsqu’une charge est maintenue pratiquement constante durant un temps prolongé. La propriété du fluage est de permettre la déformation lente d’un matériau sans atteindre les limites de résistance mécanique, donc sans rupture du matériau. [17]
a : Schématisation du phénomène de fluage [16] b : Fluage (RN11, Cherchell, Algérie) Figure I.5: Phénomène de fluage
I.2.5. Les solifluxions :
Il s'agit d'un fluage de la couche superficielle sursaturée en eau et qui se produit généralement sur un sous-sol peu perméable ou imperméable.
Ils peuvent se produire sur des pentes même faibles (5° à 10°). Ils affectent plus particulièrement des sols a faible cohésion, à caractère gélif, dont ils détruisent totalement le peu de cohésion (en cela la solifluxion n’est pas un phénomène de fluage au sens strict). [17]
Figure I.6 : Phénomène de solifluxion [11]
Chapitre I. généralité sur la stabilité des pentes
5 I.2.6. Le fauchage :
C'est une déformation superficielle traduite en mouvement lent qui affecte des roches stratifiées redressées à la verticale.
Figure I.7: Le mécanisme de fauchage [11]
I.3. Les Mouvements rapides et discontinus :
Il s’agit de mouvements dont la genèse résulte d’une rupture brutale, on peut les scinder en deux groupe selon le mode de propagation des matériaux, en masse, ou à l’état remanié.
Ils se regroupent en : effondrements, l'éboulement, les chutes de pierres ou de blocs, les coulées boueuses. [17]
I.3.1. L'effondrements :
Ce sont des déplacements verticaux instantanés de la surface du sol qui résultent de la rupture brutale de cavités souterraines préexistantes, naturelles ou artificielles. Ils se manifestent par I ‘ouverture d'excavations grossièrement cylindriques. [17]
Figure I.8: Schéma explicatif de l’effondrement des cavités souterraines
6
Figure I.9 : Effondrement à Guatemala
I.3.2. L'éboulement :
Dans ce type de mouvement, un massif rocheux généralement en surplomb s'écroule sous son propre poids ou sous les effets d'une charge à son sommet. De tels éboulements génèrent une chute de gros rochers, qui peuvent par la suite emporter avec eux d'autres gravats, ce qui amène à une avalanche de débris.
Généralement avant l'éboulement, des fractures et des variations géométriques faibles apparaissaient dans la roche. Si reconnaitre les zones a risque est aisé, être capable prédire le moment exact de l'éboulement est très complexe, souvent impossible. [16]
a : Schématisation du phénomène d’éboulement [16] b: Eboulements d’Aokas, Algérie(2015) Figure I.10 : Aspect d’éboulements
I.3.3 les coulées boueuses :
D'une manière générale, il s'agit de la mise en mouvement de matériaux sans cohésion – ou l’ayant perdue dès la mise en mouvement – qui sont intimement mélangés à une quantité d’eau (avant ou après la mise en mouvement).
Les matériaux constitutifs d'une coulée boueuse peuvent être indifféremment, leur vitesse est variable : elle dépend du type de matériaux, de la quantité d'eau, de la viscosité de l’ensemble, de la pente, du volume et de l’état de saturation en eau. [17]
Chapitre I. généralité sur la stabilité des pentes
7
Figure I.11 : la coulée boueuse à Illilten, TiziOuzou (2012)
I.4. Glissement de terrain :
Le glissement de terrain est défini comme le déplacement d’une masse de terrain bien délimitée, meubles ou rocheux au long d’une surface de rupture par cisaillement qui correspond souvent à une discontinuité préexistante. Le mouvement est engendré par l'action de la gravité, de forces extérieures (hydrauliques ou sismiques) [11].
Il peut s’intéresser les couches superficielles ou être très profonds (plusieurs dizaines de mètres), dans ce dernier cas, les volumes de terrain en jeu peuvent être considérables.
Les vitesses de glissement du terrain restent variables, ils peuvent être rapides et subits ou lents et continus sur une pente le long d’une surface de rupture.
a : glissement de la Clapière en France b : glissement de terrain en Birmanie Figure I.12 : Glissement des Différents terrains
I.4.1. les caractéristiques d’un glissement de terrain :
Les principaux éléments morphologiques d’un glissement sont représentés sur la figure suivante : [29]
8
Figure I.13: Bloc diagramme représentant le mouvement de versant idéal
Couronne : Zone située au-dessus de l'escarpement principal.
Escarpement principal : Surface inclinée ou verticale souvent concave.
Sommet: Limite amont du glissement, point le plus élevé où le matériau glissé.
Tête: Partie amont de la masse glissée sur l'escarpement principal.
Escarpement secondaire : Cicatrice semblable à l'escarpement principal
Corps: Partie du matériau glissée en amont du pied de la surface de glissement.
Pied : Partie de la masse glissée en aval du pied de la surface de glissement.
Front : Partie la plus aval du matériau glissé.
Surface de glissement : Prolongation en profondeur de l'escarpement principal au- dessous de la masse glissée.
Pied de la surface de glissement: L'intersection avale de la surface topographique initiale et la surface de glissement.
Matériau glissé: Matériau qui a glissé, partie d'un glissement de terrain.
Zone d'affaissement: Zone d'un glissement de terrain où la masse glissée est au- dessous de la Surface topographique originale.
Zone d'accumulation: Zone d'un glissement de terrain où la masse glissée est au- dessus de la surface topographique originale.
Niche d'arrachement: Volume situé au-dessus de l'escarpement principal.
Accumulation: Partie de la masse glissée qui est située au-dessus de la surface topographique originale.
I.4.2. Classification des glissements :
Les glissements de terrain peuvent être classés en fonction de : - La morphologie de la surface de glissement.
Chapitre I. généralité sur la stabilité des pentes
9
- La profondeur de leur surface de glissement.et la vitesse moyenne du mouvement.
I.4.2.1. Selon la profondeur de surface et la vitesse moyenne du glissement :
Les profondeurs de surfaces de glissement sont très variables : de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres à plusieurs dizaines de mètres, voire la centaine de mètres pour certains glissements de versant.
La vitesse des glissements atteint le plus souvent quelques millimètres par an pour un glissement très lent et quelques centimètres à quelques décimètres par an pour un glissement actif.
Tableau Ι.1 : La classification de glissement de terrain selon la profondeur de leur surface de glissement.et la vitesse moyenne du mouvement [14]
I.4.2.2. Selon la morphologie de la surface de glissement : On distingue trois types principaux de glissements : A : Le glissement plan :
Lors d’un glissement plan, quelques horizons de terrain ou un ensemble des couches se déplacent selon une surface plus ou moins plane. Il s’étend sur des surfaces de taille très variable. L’épaisseur des masses glissées peut atteindre plusieurs dizaines de mètres.
Figure I.14 : Glissement plan [29]
B : Le glissement circulaire ou rotationnel :
Lors d’un glissement rotationnel, la masse se déplace vers l’aval le long d’une surface de rupture circulaire. Habituellement, les glissements de ce type sont de faible volume et le
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déplacement des matériaux est limité. Il se produit en particulier en terrains meubles et dans les roches homogènes cohésion ou très divisées.
Figure I.15: Schématisation du phénomène de glissement circulaire(a)avant activation(b) après activation [16]
Dans ce type de glissement rotationnel on distingue deux classes, le rotationnel simple et celui le complexe (composé).
Le glissement rotationnel simple :
C’est le cas de glissements les plus répandus, La surface de rupture à une forme simple et peut-être assimilée à un cylindre. Lors d’un tel glissement on remarque des fissures de traction en tête, un escarpement correspondant au départ de la surface de glissement.et un bourrelet formé par des matières glissées à la base.
Figure I.16: Glissement rotationnel simple [29]
Le glissement rotationnel complexe :
Il s’agit de glissements multiples emboîtés les uns dans les autres, dus à la suppression de la butée provoquée par le glissement précédent, ce qui entraîne ainsi des glissements successifs remontant vers l’amont.
Figure I.17 : Glissement rotationnel complexe [29]
C : Glissement quelconque :
La section verticale de la surface de glissement est de forme irrégulière. Il s'agit souvent d'une combinaison des deux cas précédents.
Chapitre I. généralité sur la stabilité des pentes
11 I.4.3. Types de surfaces des glissements : Il existe trois types de surface de glissements :
Cercle de pieds : la surface de glissements passe par le pied (a).
Cercle de pente : la surface de glissement intercepte la pente au-dessus de pieds(b).
Cercle de mi-pente : le centre du rayon de la surface de glissement se situe sur une ligne verticale qui est au centre de la pente (c).
Figure I.18 : Types de surfaces des glissements [29]
I.5. Principales causes des glissements de terrain :
Le passage de l’état stable à l’état instable est lié à des causes nombreuses et variées qui viennent s’ajouter aux conditions initiales, intrinsèques au terrain. On distingue plusieurs facteurs qui influencent le phénomène du mouvement de terrain, les plus importants étant :
La nature des terrains : La nature de terrains dépend de la :
Géométrie de terrains : La pente de la surface du terrain constitue le premier facteur de stabilité ou d’instabilité. La pente critique dépend de La nature des sols ou des roches (caractéristiques de résistance au cisaillement) et de la présence d’eau dans le massif.
Résistance au cisaillement des sols ou des roches : Cette résistance, en un point donné, dépend de la nature du matériau, de son histoire et de l’état de contraintes qui règne au point considéré. L’état de contraintes est fonction des diverses sollicitations appliquées au massif.
L’action de l’eau : l’eau est dans la plupart des cas la cause principale dans la mise en mouvement des terrains.
Les actions climatiques : Les facteurs climatiques prépondérants sont constitués par les apports d’eau. Les autres actions externes, susceptibles de modifier l’état d’équilibre d’un versant, résultent principalement de modifications de géométrie, de chargements et de déchargements.
Les causes mécaniques externes : citons parmi les causes mécaniques externes, le terrassement au pied du talus, les entailles effectuées dans les talus stables, toute surcharge naturelle ou artificielle déposée sur une pente, les vibrations naturelles (séismes) ou artificielles (explosion, machines …).
12
Construction sur pente : La construction de remblais sur pente naturelle diminue de l’ensemble pente et remblai.
I.6. Conclusion :
On a consacré ce chapitre pour montrer les types de mouvements de terrain qui existent dans la nature et qui sont les mouvements lents et continus et ceux rapides et discontinus, ainsi que leurs effets. On pourrait témoigner que la nature des mouvements de terrain mystérieusement variée. Ce phénomène provoque le glissement imprévu et dangereux causant des dégâts considérables que ce soit pour les biens matériaux, pour la vie humaine et même animal.
CHAPITRE II :
METHODES DE CALCUL
13
II.1. Introduction :
Le danger de l'apparition d'un glissement peut être estimé par l'analyse de la variation du facteur de sécurité en fonction de la forme et de la position de la surface possible de glissement pour laquelle le facteur de sécurité a la valeur minimum qui représente la surface critique de rupture.
Nous verrons les méthodes de calcul qui permettent d'évaluer si un talus est stable ou non.
Il existe plusieurs méthodes dans la littérature. Ces dernières diffèrent entre elles par les conditions d’équilibre statique utilisées et par les hypothèses admises pour annuler l'indétermination statique du problème.
II.2. Notion sur le coefficient de sécurité :
De nombreuses publications ont été faites sur les divers coefficients de sécurité que l’on est susceptible d’adopter pour définir la stabilité des talus, à chacun de ces coefficients correspond une valeur particulière pour un talus donné. Ils prennent la valeur 1 pour un talus en état d’équilibre limite. [20]
Le coefficient de sécurité, Fs est défini à l'égard de la résistance au cisaillement du sol comme :
…… (1) Où :
tmax : Résistance au cisaillement du sol ;
t : Contraintes de cisaillement s'exerçant le long de la surface.
La contrainte de cisaillement d'équilibre est la contrainte de cisaillement nécessaire pour maintenir la pente juste stable ;
La résistance au cisaillement exprimée par l'équation de Mohr-Coulomb. Si la résistance au cisaillement est exprimée en termes de la contrainte totale, l’équation (1) est écrite comme:
…………. (2)
……… (3)
Si la résistance au cisaillement est exprimée en termes de contrainte effective, la seule modification de ce qui précède est que l’équation (3) est écrite comme suit :
Chapitre II. Méthodes de calcul
14
……… (4) c’et : les paramètres de résistance au cisaillement effective : est la pression de l'eau interstitiel.
FS : Le facteur de sécurité pourrait être calculé, pour un paramètre sélectionné, en prenant le pourcentage de la valeur à la rupture, par la valeur calculée sous les conditions de projet de ce paramètre, ce dernier peut être un rapport de forces, de moments, de grandeurs par rapport à une grandeur limite comme le montre le tableau 1 :
Tableau II.1 : FS en fonction de grandeurs par rapport à une grandeur limite
II.3. Recherche du coefficient de sécurité :
Pour une valeur précise de (Fs), on commence par diverses lignes de glissements possibles et on cherche pour quelle ligne on obtient la valeur la plus faible de (Fs), puisque c’est le long de cette surface de glissement que la rupture se produira.
D’après (G. Philiponnat et H. Bertrand ; 2003) : il n’ya pas de méthode précise pour définir ce cercle, la méthode générale consiste à calculer le facteur de sécurité (Fs) pour un nombre suffisant de cercles. En général, il y’a beaucoup de possibilités :
-Pour un cercle donné, on peut faire varier le rayon du cercle.
-La possibilité que le centre peut varier horizontalement et verticalement.
-Pour chaque centre, on porte le (Fs) à calculer.
II.4. Choix de la valeur du coefficient de sécurité :
Le facteur de sécurité minimal FS adopté assez rarement inférieur à 1.5. Il peut quelquefois être égale à 2, voire à 2.5 pour des ouvrages dont la stabilité doit être garantie à tout prix (grand risque pour les personnes, site exceptionnel), ou pour des méthodes dont
15
l’incertitude est grande (analyse en contrainte totale avec risque d’erreur sur la valeur de la cohésion drainé Cu. [8]
Pour certains sites peu importants ou pour certains ouvrages courants, et lorsqu’il n’y a pas de risque pour la vie humaine, on peut accepter des valeurs plus faibles pendant un moment très court ou pour des fréquences faibles : 1.2 voire 1.1. Mais pour pouvoir se rapprocher ainsi de 1, c’est-à-dire la rupture, il faut être sur la validité des hypothèses et des paramètres adoptés, ce qui souvent est difficile en géotechnique.
Le tableau ci-dessous, nous donne les valeurs de FS en fonction de l’importance de l’ouvrage et des conditions particulières qui l’entoure.
Tableau II.2: Les valeurs de FS en fonction de l’importance de l’ouvrage
FS Etat de l’ouvrage
<1 Danger
1.0-1.25 Sécurité contestable
1.25-1.4
Sécurité sati suffisantes pour les ouvrages peu importants Sécurité contestable pour les barrages, ou bien quand la rupture serait catastrophique
>1.4 Satisfaisante pour les barrages
La définition des seuils des facteurs de sécurité dépend de l’approche adoptée, des fréquences de sollicitations de l’ouvrage en question et du risque créé par la rupture.
En condition normale, Fellenius propose un seuil égal à 1.25, alors que FS= 1.5 pour Bishop (l’approche de Fellenius est plus conservatoire que celui de Bishop).
Il est important de prendre en compte cette variabilité des paramètres de calcul : même un coefficient de sécurité très grand devant 1 ne signifie pas nécessairement que la probabilité de rupture est nulle.
II.5. Choix du type de méthode de calculs :
Le choix dépend des moyens que l’on peut mettre en œuvre, est celui entre une méthode modélisant toute la masse de sol et une méthode définie localement, le long d’une surface de rupture par exemple. Cependant, avec les possibilités d’analyse d’un grand nombre de courbes de rupture potentielles, les deux approches se rejoignent. Dans le cas d’une méthode intéressant toute la masse, le calcul fournira directement la zone de rupture la plus probable, alors qu’une méthode s’appuyant sur une courbe préalablement définie sera réitérée un grand nombre de fois pour un résultat semblable. Ce choix doit donc être fait en examinant les moyens disponibles, le comportement global de la pente, mais aussi en s’assurant de la possibilité d’obtenir les paramètres de calcul correspondants au modèle.
Chapitre II. Méthodes de calcul
16
II.6. Méthodes de calcul :
Pour faire un calcul de stabilité nous devons connaitre certains éléments dont :
La géologie et la nature des terrains.
Les propriétés mécaniques des terrains et/ou des discontinuités.
La géométrie du talus en 2 ou 3 dimensions.
Les conditions hydrodynamiques (hauteurs d’eau et écoulements).
Les projets et les risques (mine à ciel ouvert ou abords d’habitations).
II.6.1 Méthode globale : Cette méthode consiste à :
le massif soit homogène et isotrope et il est définit par les caractéristiques C, φ et γ,
si le milieu est aquifère la pression interstitielle U se rajoute a ces paramètres [32]
Figure II.1: Méthode global
II.6.2. Méthode des tranches :
C’est une méthode suédoise due à Petterson (1916), qui a subi plusieurs adaptations au fil des ans tel que son développement par Fellenius en 1927 pour les ruptures circulaires, par Bishop en 1954 et en fin elle a été étendue aux ruptures non circulaires par Nonveiller en 1965.
Elle consiste à diviser un volume instable en un certain nombre de tranches verticales et à étudier l’équilibre de chaque tranche indépendamment sur la ligne de rupture, sous l’action des forces et des moments qui la sollicitent. [1]
Si la tranche est en équilibre, ces forces doivent satisfaire les 3 conditions d’équilibre.
[3]
17 II.6.3. Méthode de Fellenius (1927) :
C’est la méthode la plus simple pour l’analyse de stabilité des talus. Fellenius suppose que la ligne de glissement est circulaire,
Cette méthode est aussi parfois appelée la méthode suédoise de tranches.
C'est la première méthode de tranches développé et présenté dans la littérature. La simplicité de la méthode a permis de calculer des coefficients de sécurité en utilisant les calculs à la main.[6]
Les hypothèses :
- La surface de rupture est circulaire ;
- Les forces sur les côtés des tranches sont négligées et respect seulement l’équilibre des moments
II.6.4. Méthode de Taylor (1948) :
La méthode de Taylor développée dès 1937 et qui, pendant longtemps, a été le seul procédé utilisé pour l’étude globale de la masse de terre sujette au glissement, les abaques établis par ce dernier qui sont toujours utiles pour dégrossir un problème. Elle est encore appelée méthode de « cercle de frottement »
Hypothèses :
-La ligne de glissement est supposée circulaire.
-jusqu’à une certaine profondeur au- dessous du pied de talus le sol est parfaitement homogène.
A cette profondeur, le sol repose sur la surface horizontale d’une couche plus consistante, dite base résistante, dans laquelle la surface de glissement ne pénètre pas.
-Il n’y a ni nappe phréatique, ni écoulement d’eau.
La répartition des contraintes à la base est comprise entre une répartition uniforme et une répartition sinusoïdale le long d l’arc de glissement. [6]
II.6.5. Méthode suédoise (1936) :
La méthode suédoise satisfait l’équilibre des forces dans les directions horizontales et verticales mais elle ne satisfait pas l’équilibre des moments, les forces d’inter-tranches peuvent être représentées de deux manières.
-les forces d’inter-tranches représentent toutes les forces entre les tranches (efforts effectifs et la pression interstitielle).
Chapitre II. Méthodes de calcul
18
-les forces latérales représentent les forces effectives sur les frontières d’inter-tranches, et les forces résultante des pressions interstitielles sont considérées comme des forces séparées sur les frontières d’inter-tranches. La valeur calculée du facteur de sécurité sera différente selon l’approche employée. [24]
II.6.6. Méthode de Caquot (1954) :
C’est une méthode globale écrivant l’équilibre de la masse totale de sol susceptible de glisser ; établie pour un milieu homogène de caractéristique c et j, elle conduit au calcul de F par une équation du 3ème degré. En 1967 des abaques sont établis.
FigureII.2 : Méthode de Caquot
II.6.7. Méthode de BIAREZ (1962) :
A partir des hypothèses de CAQOUT, à l’aide du funiculaire des forces on écrit l’équilibre statique complet. Il n’y a plus d’hypothèse de répartition, on obtient le minimum de la résultante. [23]
II.6.8. Méthode de Lowe et Karafiath (1960) : Hypothèse :
La pente du résultante inter tranche pour une tranche donnée est prise égale à la moyenne de la pente de la surface du sol et de la pente de la courbe de rupture sur cette tranche.
L'équilibre des forces horizontales et verticales est résolu. [9]
II.6.9. Méthode de bishop simplifiée (1955) :
Il s’agit d’une méthode de calcul des glissements circulaires, bishop à supposer que le facteur de sécurité est constant le long de la surface de glissement.
En 1954, Bishop a apporté une amélioration à la méthode de Fellenius, et ceci en
Considérant que, pour toute tranche étudiée, Vn -Vn +1 = 0 ce qui permet à considérer les efforts inter tranches uniquement horizontaux.
19
C’est-à-dire, il n'y a pas de cisaillement entre les tranches. Les forces sont résumées dans le sens vertical pour satisfaire l'équilibre dans cette direction. [13]
II.6.10. Méthode de TARZAGHI :
Cette méthode permet de déterminer les centres des cercles de glissement ; le cercle le plus critique correspond au coefficient de sécurité minimal. [11]
II.6.11. Méthode de Spenser (1967) : Hypothèses :
-la méthode suppose une surface de glissement circulaire, mais la procédure peut être facilement étendue aux surfaces de rupture non circulaires.
-elle suppose que les forces entre les tranches sont horizontales. Il a adopté un rapport constant entre les forces inter- tranches de cisaillement et normal. [3]
FigureII.3 : Forces agissent sur une tranche
II.6.12. Méthode de SARMA (1973) :
Dans sa méthode originelle, Sarma calcule l'accélération horizontale qui met la pente en rupture. Plus tard, Sarma modifia sa méthode pour autoriser les tranches non verticales.
En générale, la méthode de Sarma
- Tient compte des forces inter-tranches de cisaillement ; - Satisfait à la fois l’équilibre des forces et des moments. [6]
II .6.13. Méthode de JANBU :
II .6.13.1. Méthode de JANBU simplifiée(1955):
Elle est basée sur des surfaces de Cisaillement (c'est-à-dire non circulaire) et le coefficient de sécurité est déterminé par L’équilibre des forces horizontales.
Chapitre II. Méthodes de calcul
20
Comme dans la méthode de Bishop, la méthode considère les forces inter- tranches normales, mais néglige les forces de cisaillement (T) [18]
FigureII.4 : Représentation des forces sur une tranche
II .6.13.2. La méthode de JANBU généralisée (1973) :
Elle considère les deux forces inter tranches Par conséquent, le coefficient de sécurité devient une fonction complexe à la fois avec les forces inter-tranches :
FigureII.5 : La représentation des forces sur une tranche [18]
II .6.14. Méthode de l’U.S.B.R (méthode des tranches ordinaires) :
La résultante des efforts inter tranches comme parallèle à la ligne de glissement.de plus la méthode est donc nettement surabondante.
-Cette méthode ne donne pas le même cercle critique que la méthode de Bishop et sous- estime le facteur de sécurité trop nettement. [4]
II .6.15. Méthode de Culman (1774) :
Méthode très simple : suppose une surface de rupture plane ;
21
Figure II.6: Méthode de Culman.
Cette méthode montre que pour j =0 (donc pour un sol cohésif), F.S. = F (b, H, Cu). [2]
II .6.16. Méthode de FROHLICH (1963) :
C’est une méthode basée sur une répartition des efforts à la base d’une tranche
Figure II.7: agissant sur une tranche
II .6.17. Méthode des cales :
La méthode suppose que la masse coulissante se compose de trois régions. La cale active, le bloc central, et la cale passive, et les forces sur les frontières verticales sont supposées inclinées. Cette méthode satisfait entièrement l’équilibre des forces dans les directions verticales et horizontales et ignore l’équilibre des moments, les solutions pour la méthode des cales sont les mêmes que pour n’importe quelle de ces procédures d’équilibre deforces. Le facteur de sécurité calculé en utilisant la méthode cales est sensible aux inclinaisons des forces latérales. La méthode de cales peut être employée pour examiner les solutions de spencer pour assurer les surfaces non circulaires en trois parties de cisaillement.
Chapitre II. Méthodes de calcul
22 II .6.18. Méthode des perturbations (1972) :
C’est l'une des méthodes de calcul par tranches d'un glissement selon une ligne quelconque. Elle se base, selon Faure. (1975), sur le principe suivant :
Les forces qui agissent sur une masse de sol en mouvement sont : - Force de pesanteur (le poids),
- Résultante des pressions interstitielles le long de la Courbe de rupture,
- Force de résistance au cisaillement. [31]
Figure II.8: méthode de perturbation
II.6.19. Méthode générale des coins « rupture par translation » (1995)
Il s’agit d’une méthode approximative. La masse sur le plan de rupture potentiel est séparée en une série de coins et l’équilibre de chaque coin est considéré. [32]
Le sol est divisé en blocs (minimum 3).
La résistance du sol est aussi mobilisée entre les blocs.
On estime le point d'application de la composante frottant de la contrainte tangentielle.
On se donne un coefficient de sécurité initial.
Les forces dues à l'eau sont prises en compte dans les équilibres.
23
Figure II.9: exemple de découpage en blocs
II.6.20. Méthode de Fredlund et Krahn (1977) ou « méthode générale à la rupture » : Fredlund et Krahn ont entrepris une étude de comparaison en déterminant le facteur de sécurité pour différentes méthodes de calcul. L’exemple d’un talus simple a été traité avec plusieurs combinaisons de la géométrie, des propriétés du sol et des conditions piézométriques. [38]
II.6.21. Méthode de Morgenstern et Price :
Cette méthode suppose que l’inclinaison de la résultante des forces latérales inter- tranches varie systématiquement d’une tranche à une autre le long de la surface de glissement.
Les équations d’équilibre de cette méthode sont similaires à celles de bishop, jambu et spencer. [33]
II.6.22. Méthode d’analyse probabiliste de la stabilité des pentes d’Alonso :
La méthode générale d’analyse de la stabilité des pentes développée par Alonso en 1976 est un exemple intéressant de méthode de calcul probabiliste, elle consiste en une analyse probabiliste de la méthode des tranches. Elle tient compte de la variabilité de la cohésion, de la pression interstitielle, de l’angle de frottement interne, du poids volumique du sol de la hauteur des tranches et du paramètre qui décrit le degré de mobilisation de la résistance au cisaillement disponible. [24]
II.6.23. La méthode pas à pas :
Qui consiste à analyser d’abord la stabilité du bloc le plus haut, supposé sans interaction avec les blocs inférieurs puis s’il n’est pas stable à calculer la réaction nécessaire à l’interface avec le bloc inférieur. Pour obtenir l’équilibre limite on analyse ensuite la stabilité du 2° bloc et ainsi de suite jusqu’au bloc le plus bas dont on calcule le coefficient de sécurité. [6]
II.6.24. Méthode de Coulomb (1776) :
Le critère de rupture utilisé est le critère de Colomb :
Chapitre II. Méthodes de calcul
24 τ ≤ ’ × tg φ’ + c’
Si l’on vérifie la stabilité de la pente par apport à une première rupture éventuelle, on prendra:
Φ pic, C pic
Si l’on vérifie la réactivation d’un glissement qui s’est déjà produit, on prendra : Φ rés, C rés
II.7. Principe de méthode :
II.7.1. Méthode des tranches de Fellenius :
C’est la méthode la plus simple pour l’analyse de stabilité des talus, Fellenius suppose que le volume de glissement est d’élimé par la surface de glissement et que la topographie du talus soit subdivisé en n tranches, chaque tranche est considérée comme un solide indéformable en équilibre sur la ligne de glissement.
Considérons un talus recoupant un certain nombre de couches de sols de caractéristiques mécaniques différentes : Ci, ji, i.
La stabilité est étudiée en considérant le problème 2D, c’est-à-dire en analysant l’équilibre d’une masse de sol d’épaisseur unité dans le sens perpendiculaire à la figure. [30]
Figure II.10: Découpage en tranches d’un talus [30]
Dans cette méthode, on suppose que la surface de rupture potentielle est circulaire, est on néglige totalement les efforts inter tranches, qui se divisent en efforts verticaux Vn et Vn+1 et horizontaux HnetHn+1.
On veut déterminer le c efficient de sécurité vis- à- vis du glissement (Fs),il est défini :
é
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1. Moment moteur : Celui du poids des terres, de l’eau interstitielle et des surcharges Éventuelles tendant à provoquer le glissement.
2. Moment résistant : Celui des réactions s’opposant au glissement. Le moment résistant est fourni par la valeur maximale que peut prendre la composante tangentielle Rn.
Figure II.11: Forces agissant sur la tranche n [27]
- Wi : poids de la tranche n. Se décomposes-en : Une force normale (Nn).
Une force tangentielle (Tn).
- Rn (force résistante) : résistance du sol due à sa cohésion et son angle de fortement interne.
- Les réactions sur les faces verticales B C et A D décomposées en réactions horizontales :
H net Hn+1, et en réactions verticales Vn et Vn +1.
La forme la plus simple de l’équation du coefficient de sécurité est :
- En présence de nappe :
Chapitre II. Méthodes de calcul
26 Avec : µ= Zw. γw
µ : Pression interstitielle.
Zw : hauteur d’eau.
γw : poids volumiques d’eau.
II.7.2. Méthode des tranches de Bishop simplifiée :
La méthode de Bishop simplifiée est la plus utilisée des méthodes de calcul en rupture circulaire, bien qu’elle possède un certain nombre d’imperfections son grand usage lui confère un statut de méthode de référence.
Cette méthode consiste à faire l’hypothèse que les forces inter-tranches sont horizontales et les forces verticales sont nulles telle que Vn et (Vn+1)=0.
Quelle que soit la tranche considérée la surface de glissement est également supposée circulaire, les forces sont additionnées dans la direction verticale.
L’équation d’équilibre résultante est combinée avec l’équation de mohr-coulomb et avec la définition du coefficient de sécurité pour déterminer les forces au bas de la tranche.
[22]
Dans cette méthode, on suppose encore que la surface de rupture potentielle est circulaire, on découpe le sol en tranches élémentaires comme celle de Fellenius, en on adopte comme hypothèse qu’il y a seulement une réaction horizontale entre les tranches Hnet Hn+1.
Le coefficient de sécurité F s’exprime par cette méthode comme suit:
a. En absence de nappe :
b. En présence de nappe:
Tous les termes sont connus et Fs est calculé par itérations successives, la première itération est faite en adoptant, comme valeur Fs0, le coefficient de sécurité obtenu par la méthode de Fellenius. La méthode simplifiée de Bishop est généralement utilisée au traitement par ordinateur.
